Surtension

Surtension est un nom populiste désignant différents types de creux et de pointes de tension sur le réseau d’alimentation. Le terme ne se trouve pas dans la littérature scientifique et professionnelle.

Informations générales

Les coupures de courant ne sont généralement pas dangereuses, les ascensions sont prises en compte dans la littérature. Le terme saut signifie plutôt changement rapide. Visuellement, cela se reflète dans le clignotement des ampoules. Les dispositifs d’éclairage à DEL et à décharge de gaz sont alimentés par les conducteurs et ne montrent pas les changements de performances suite aux variations de tension. Ou du moins, cela est exprimé beaucoup plus faible.

En conséquence, à l’époque actuelle, l’expression que la tension saute ne serait pas apparue. Un effet important est observé dans les coopératives de garages où des machines de soudage individuelles sont utilisées en violation des normes. Ils consomment une quantité considérable d’énergie du réseau. La capacité du transformateur local est limitée, une panne de tension se produit. En règle générale, les conséquences regrettables ne se produisent pas,

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résiste au phénomène. La hausse de tension est causée par différents facteurs. La différence de potentiel s'accroît si rapidement qu'elle passe parfois à travers l'isolation électrique. Le phénomène ne s'appelle pas une surtension, mais un effort excessif. Selon les facteurs qui ont provoqué la situation, les facteurs suivants sont distingués:

  1. Surtensions internes qui se produisent lorsque l’appareil est allumé et éteint. Cela est particulièrement vrai des charges inductives capables de stocker une quantité importante d’énergie: moteurs, transformateurs. Les blocs de compensation de condensateur provoquent également une surtension ou une chute. Lors de la régulation de la réactance, une nette absorption ou un retour d'énergie est perceptible.
  2. Les surtensions atmosphériques sont provoquées sur les lignes par la foudre, des décharges d'arc, atteignant des millions de volts. Vrai, dans un court laps de temps - des dizaines de microsecondes. Les surtensions internes sont beaucoup plus longues - 50-100 ms.

Les surtensions internes ne dépassent pas la valeur nominale plus de 2,5 à 3,5 fois.

Orages

Même aujourd'hui, il n'existe pas de théorie unique sur ce qui se passe dans les nuages ​​d'orage. L'étude a impliqué plus de Benjamin Franklin et Lomonosov. L'intensité de l'atmosphère terrestre est de 100 V / m. Une caractéristique inhérente à la Terre est l’augmentation du nombre de porteurs de charge gratuits en hauteur. Cela s'explique par le rayonnement cosmique, même émanant du soleil.À une altitude de 80 km, la conductivité de l'air, malgré sa faible densité, est 3 milliards de fois supérieure à celle de la surface de la planète. Ceci est comparable à l'eau douce.

Les physiciens représentent la Terre comme un grand condensateur sphérique. Un revêtement devient la surface du sol, au moins le courant électrique conducteur, et le second - l'ionosphère. Le diélectrique est une couche d'air atmosphérique. Chargeant les forces de la nature avec cette capacité gigantesque, l'univers provoque de nombreux processus qui se déroulent à différentes hauteurs.

Entre le sol et la hauteur de 80 km, la tension atteint 200 000 V, ce qui est une bagatelle par rapport à ce que l'on obtient dans un nuage d'orage par électrification. Il y a constamment un courant de 1400 A entre ciel et terre, mais la densité est faible en raison de la grande étendue de la planète. En multipliant deux quantités, trouvez la composante de puissance de 300 MW.

Pendant le frottement, des charges libres s'accumulent dans des nuages ​​d'orage. Sous l'influence du champ de la Terre, ils sont stratifiés. Cela se produit dans electrophore. Si l'air conduit peu à peu, l'eau pure évaporée est considérée comme un isolant avec un coefficient de perméabilité de 81. Un nuage est formé, similaire au conducteur dans un champ électrique. Les charges sur sa surface sont réparties de manière à équilibrer l'exposition externe appliquée.

Le vent commence à souffler, l'humidité monte du sol, de nombreuses petites gouttelettes se forment.À leur surface, la grande courbure de la forme crée une tension accrue, ce qui entraîne un afflux des charges positives vers la surface de la planète et une augmentation des charges négatives dans la direction de l'ionosphère. Le condensateur est chargé et son énergie est multipliée par l'utilisation d'un diélectrique sous la forme d'un nuage. En conséquence, la tension à la surface du nuage atteint 30 kV / cm. C'est des dizaines de milliers de fois la valeur normale.

Le nuage est trop lourd pour monter et au contact de l'ionosphère, le choc principal est reçu par la Terre. L'ionisation commence à la surface du nuage, puis l'arc se déplace sur une trajectoire aléatoire dans la direction de la résistance la plus faible. Tant que le nuage est un diélectrique, le chemin est généralement fermé, la foudre tombe au sol.

Les dessus des objets mis à la terre ont un potentiel nul, devenant souvent une cible. Un arbre mouillé effectue une bonne charge et constitue donc le point le plus susceptible d’être touché.L'arc et la tension de pas résultants tuent tout ce qui se trouve à proximité.Souvent, la cible devient un pôle ou un paratonnerre. Des champs électromagnétiques d'une force incroyable créent de forts captages dans la ligne, provoquant des surtensions. Par conséquent, il est nécessaire d'éteindre les composants électroniques pendant les orages.

Surtension atmosphérique

Description qualitative du coup de foudre

La forme d'une impulsion de courant d'orage a la forme d'un triangle avec un front en forte hausse et une pente relativement douce. L'ensemble du processus prend des dizaines de microsecondes. L’impulsion de courant peut avoir une amplitude de 200 kA, ce qui provoque une surtension régulière à travers la charge proportionnellement à la taille des résistances de ces sections.

Caractéristiques de l'impulsion de courant

La ligne et le consommateur forment un diviseur résistif. En fonction du rapport de leurs résistances, l'effet total est calculé.Par exemple, avec un transformateur de tension négatif, le courant circulera dans sa direction, car le potentiel du ciel est supérieur à toutes les classes de tension utilisées par l’humanité.La décharge de foudre consiste en une série d'impulsions rapides, comprenant trois parties:

  1. Un courant relativement petit, long et en augmentation constante du leader.
  2. L'impulsion principale, courte, puissante.
  3. Afterglow Segment. Représente une diminution progressive du courant à zéro, devient un reflet de la partie principale le long de l'axe temporel.

Les impulsions d'un paquet peuvent aller jusqu'à 20, mais le plus souvent, deux ou trois, l'amplitude diminue progressivement. Une fois qu'un nuage est un diélectrique, la décharge d'un éclair apparaît comme un flux d'électrons vers la Terre. Après le premier pic, leur densité de surface diminue fortement, les porteurs se dépêchant d'autres parties du nuage. Le potentiel augmente à nouveau, le long de la nouvelle voie de l'air ionisé se précipite à nouveau. Cela se produit jusqu'à ce que la tension du nuage tombe à la limite où la décharge en arc est impossible.

Schéma de la formation de la différence de potentiel atmosphérique en foudre

La foudre se produit simultanément à deux endroits. Lorsque le flux d'électrons commence à descendre, il influence électriquement la terre et la différence de potentiel résultante ionise l'air près du sol. En même temps, deux leaders se rapprochent l'un de l'autre:

  • est en baisse - négatif;
  • en hausse - positif.

En règle générale, l'éclateur est minimal par rapport à une certaine hauteur: un arbre, un mât, un sommet de montagne. La décharge coule exactement ici. Le potentiel est mal distribué par les diélectriques, la foudre frappe les objets bien protégés qui se trouvent sous le potentiel du sol. Cela explique le fait que le déversement frappe rarement des objets d'importance stratégique tels que les lacs de pétrole. En tant que diélectrique, le carburant naturel est capable d’accumuler une charge, mais la conduit mal.

La foudre frappe souvent l'océan. L'eau de mer est considérée comme un excellent électrolyte, les masses d'eau ne pouvant être considérées dans le contexte des hydrocarbures. Maintenant, les lecteurs peuvent facilement imaginer ce que la tache d'huile sur l'eau va entraîner. Ils disent que le pétrole est encore pire: sa couche a coulé le long de la trajectoire du Gulf Stream et se trouve maintenant au milieu de l'océan.

Conducteur dans un champ électrique

Les impulsions indiquées sur la figure ne sont pas symétriques. Leur front est plus raide qu'une récession. Les paramètres des impulsions sont indiqués dans le tableau, souvent observés et les déviations maximales dans les deux sens. Selon les statistiques, seuls 2% des courants de foudre atteignent une valeur de 100 kA, dont la moitié dans la zone allant jusqu'à 18 kA.

Graphique du pourcentage de cas d'

Conséquences de la foudre

Il a été établi que la décharge peut faire fondre les fils de lignes de communication ou de petits fusibles. Malgré leur courte durée, les impulsions transportent une énergie considérable. Les surtensions induites par la foudre sont divisées en deux catégories:

  1. Frappe directe. Courant induit par
  2. .

L'amplitude de la surtension est affectée par le courant d'impulsion de la foudre et par l'inclinaison du front. Avec un impact direct sur la loi d’Ohm, il est possible de trouver une tension. Supposons que l'impédance de la ligne est de 10 ohms et que l'impédance d'entrée de la télévision est de 500 ohms. Avec une impulsion de courant de 20 kA, on obtient la tension à la charge U = 500 x 20.000 / 510 = 19,6 kV.Il est clair qu’une telle menace n’est pas négligée: sur les lignes électriques, les fils sont protégés par des paratonnerres. Selon la classe de tension de l'événement sont différents.

En plus de l'impact direct, le potentiel de dérapage est causé par le phénomène de tension progressive. Le fil est généralement connecté à la terre via un neutre, chaque pilier de la ligne électrique est mis à la terre. En conséquence, des ponts sont formés à travers lesquels le courant circule dans les parties métalliques de l'équipement. C'est pourquoi le poteau est fourni avec une chaîne d'isolants. Cependant, la précaution ne permet pas d’économiser et des courants d’Arago-Foucault sont induits dans la ligne, entraînant des surtensions. La valeur est calculée selon la formule indiquée sur la figure( au numérateur, le courant de foudre et la hauteur de suspension de la ligne, au dénominateur, la distance entre le point d’impact et la trajectoire de la pose de la ligne électrique).

Formule de calcul de la valeur de

Afin de réduire davantage les dommages, il est recommandé de prendre l'impédance des ondes d'une ligne d'un fil égal à 400 Ohms et de la doubler( division de phase) - 250. Ensuite, avec les caractéristiques de décharge de foudre observées, son atténuation sur les résistances réactives apparaît au plus haut( fréquence industrielle)passe avec de petites pertes. L'impédance caractéristique est calculée comme la racine carrée du rapport entre la partie inductive de l'impédance et la capacité.

À la discontinuité de la ligne, une onde générée par la foudre rayonne dans l'espace. Si à la fin il y a un câble avec une impédance de 50 ohms, une partie de l'énergie sera réfléchie. La vague restante subira une réfraction sur le chemin du consommateur. Les lois de réflexion et de réfraction sont décrites en termes d'impédances( impédances d'onde des lignes).Pour garantir une fréquence de 50 Hz( ou autre plage), des appareils correspondants sont utilisés.

Surtension provoquée par la foudre, la plus dangereuse et la plus significative en amplitude. La prise en compte d'autres surtensions dans la pratique n'est pas effectuée.À condition que la ligne soit correctement isolée des fils pour se protéger contre la foudre, d'autres mesures obligatoires ont été prises. La rigidité diélectrique du diélectrique est déterminée par l'intensité maximale du champ.

Il y a un énorme paradoxe ici: le danger est plus grand sur les lignes à faible courant. La petite courbure des fils augmente considérablement le champ électrique. Les isolateurs de différents matériaux utilisés dans les structures multicouches sont conçus pour avoir la même capacité, si possible. Sinon, il y aura une polarisation importante( voir la connexion en série des condensateurs).Ce qui diminue la tension totale, résiste à un isolant multicouche sans claquage.

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